Neuerungen im Flugzeugdesign bringen bessere Wärmeregulierung
Das TOICA-Projekt wird die Herangehensweise der Ingenieure an die Durchführung thermischer Untersuchungen für neues Flugzeugdesign radikal verändern. „Thermische Untersuchungen werden im Normalfall durchgeführt, um Designlösungen, Systeminstallationen und Risikoanalysen zu validieren und akzeptable Wärmewerte zu erreichen. Die Resultate von TOICA ermöglichen es nun den Architekten, in einer frühen Phase des Entwurfs einen kollaborativen Prozess anzuwenden, um die Vorhersage der thermischen Auswirkungen auf die gewählte Konfiguration zu verbessern“, sagt TOICA-Koordinator Pierre Arbez von Airbus in Frankreich. Die Bedenken in Bezug auf die thermische Leistung von Flugzeugen haben ihren Ursprung in den technologischen Veränderungen der letzten zwei Jahrzehnte. Der Stromverbrauch von Flugzeugen ist um den Faktor fünf gestiegen, und neue, effizientere Motoren erzeugen jetzt viel mehr Wärme. „Hinzu kommt eine Vielzahl von Problemen, die durch die Auswirkungen von Wärme auf Bauteile, Systeme und weitere Ausstattung verursacht werden“, erklärt Arbez. Indem das thermische Verhalten in jedem Abschnitt des Flugzeugbaus bereits frühzeitig durchdacht und berücksichtigt wird, können einige dieser Effekte verringert werden. Die 32 TOICA-Partner aus sieben europäischen Ländern und Kanada haben neue Methoden und Instrumente entwickelt, die eine frühzeitige Analyse des thermischen Verhaltens gestatten. Eines davon ist Behavioral Digital Aircraft (BDA), eine digitale Umgebung, die es mehreren Partnern ermöglicht, Daten weiterzugeben und gemeinsam an demselben Entwurf zu arbeiten. Wichtige Unternehmen wie Siemens, Dassault Systems und MSC Software gestalten ihre kommerzielle Designsoftware BDA-konform. Zusammen mit einem Architektencockpit, das Designüberwachung und -kontrolle gestattet, ermöglicht diese Herangehensweise die Visualisierung und Manipulation von Flugzeugentwurfsdaten und -resultaten. Auf diese Weise können Teams oder sogar Partner innerhalb ganzer Lieferketten unter Einsatz dieser Instrumente zusammenarbeiten, um Co-Designs zu erstellen. „Diese sehr vielseitigen Werkzeuge helfen dabei, den gesamten, von TOICA geschaffenen Prozess zu steuern“, betont Arbez. Sie untermauerten die endgültigen Projektergebnisse, zu denen neue Softwareinstrumente zur Untersuchung der thermischen Funktionseigenschaften von Flugzeugentwürfen und neue Kühlungshardware-Demonstratoren zählen. Eine der vorrangigen Stärken des Projekts waren die 6 „Plateaumeetings“. Hier erfolgten Demonstrationen für Interessengruppen anhand von echten Anwendungsfällen aus der Industrie, so dass die Entscheidungsprozesse zur Erschaffung optimaler Umgebungen durch thermische Kompromisse untermauert wurden. „Während des letzten und abschließenden Plateaus konnten wir unsere geplanten Resultate vorführen und die Architekten konnten die Arbeit in der neuen Umgebung ausprobieren“, erläutert Arbez. Die Hauptleistungsbereiche, die TOICA angehen konnte, steigerten die Designstabilität, indem sie die Wahrscheinlichkeit potenzieller thermischer Probleme senkten, und besserten das Management des thermischen Verhaltens von Flugzeugen in kritischen Zonen. Einige der neuen Verfahren zur Kühlung werden sich auch positiv auf den Treibstoffverbrauch des Flugzeugs auswirken. Methoden und Instrumente von TOICA wird man natürlich bei der Auslegung zukünftiger europäischer Flugzeuge, und das auch beim Projektpartner Airbus, einsetzen. Die Instrumente können bei einer Vielzahl von Luftfahrzeugen wie beispielsweise Hubschraubern und Kleinflugzeugen zur Anwendung kommen. „TOICA hat tatsächlich die Herangehensweise an die Durchführung thermische Untersuchungen während der Designphase verändert“, sagt Arbez. „Überdies haben wir Möglichkeiten vorgeschlagen, um den Ansatz an das gesamte Flugzeugdesign zu verallgemeinern.“ Das Konsortium hofft nun, anhand von zukünftigen Kooperationsprojekten weiterhin aus den TOICA-Innovationen auf diesem Gebiet Nutzen ziehen zu können.
Schlüsselbegriffe
TOICA, thermische Integration, Wärmeintegration, Flugzeugarchitektur, kollaborative Plattformen, Kompromisse, thermische Auswirkungen
